Solarmodule gibt es in vielen unterschiedlichen Varianten – neben den blauen polykristallinen Modulen und den eher schwarzen monokristallinen Solarmodulen sind auch verschiedene Arten amorpher Solarmodule erhältlich. Sie alle haben ein Alleinstellungsmerkmal und kommen in unterschiedlichen Situationen zum Einsatz.

 

Inhaltsübersicht:
1. Solarmodule im Vergleich
2. Polykristalline und Monokristalline Solarmodule
3. Polykristalline Module im Detail
4. Monokristalline Module im Detail
5. Amorphe Solarzellen: Dünnschichtmodule
6. Fazit: Welche Solarmodule kommen infrage?

 

Die Stromausbeute einer Photovoltaikanlage hängt von den örtlichen Gegebenheiten und der Art der Solarmodule ab. Für die günstigeren polykristallinen Module benötigen Sie eine größere Fläche als beim Einsatz der effizienten monokristallinen Module. Dünnschichtmodule sind die günstigere Alternative, diese Solarmodule benötigen aber wiederum eine vergleichsweise große Fläche. Die Entscheidung für einen bestimmten Modultyp muss also dem jeweiligen Standort angepasst werden.

 

Solarmodule im Vergleich

Solarmodule im Vergleich

Quelle: keepsmiling4u – Adobe Stock

 

Solarmodul  Polykristallin Monokristallin Dünnschicht (amorph)
Wirkungsgrad 16-20% 19-24% 6-10%
Fläche pro kWp 6-7 5m2 17m2
Schwachlichtverhalten Einbußen Einbußen Nur geringe Einbußen
Besonderheiten Gutes Preis-Leistungsverhältnis, Kosten im Mittelfeld der drei Modulbeispiele Höchster Wirkungsgrad, höchster Preis Sehr günstig, besonders leicht, nur geringe Leistungsverluste bei hohen Temperaturen, geringere Lebensdauer als poly- oder monokristalline Solarmodule

 

Polykristalline und Monokristalline Solarmodule

Solarmodule bestehen aus vielen zusammengefassten Solarzellen. In den meisten Fällen bestehen die Module aus kristallinen Solarzellen auf Siliziumbasis. Bei diesen Solarzellen findet eine Unterscheidung entlang der kristallinen Struktur des Siliziumhalbleiters statt. Entsprechend des Kristallaufbaus des verwendeten Siliziums haben diese Solarzellen unterschiedliche Wirkungsgrade.

 

Unterschiede bei der Herstellung

Der entscheidende Unterschied zwischen den Modulen ist ihre kristalline Struktur. Polykristalline Module weisen eine inhomogene Struktur auf, während monokristalline Module aus nur einem einzigen Kristall reinen Siliziums bestehen. Das Material ist in beiden Fällen kristallines Silizium. 

Die Herstellung der homogenen monokristallinen Module aus einkristallinen Stäben ist aufwändig und noch vergleichsweise teuer. Die Stäbe werden dafür zunächst eingeschmolzen, wobei sogenannte Ingots entstehen. Diese werden dann durch das Zersägen in sehr dünne Scheiben zu Wafern verarbeitet. Daraus gewinnt man einzelne Solarzellen, die zu Modulen verschachtelt, beschichtet und gerahmt werden. Diese aufwändige Prozedur führt zum höchsten Wirkungsgrad, der am Markt zu haben ist. Allerdings haben sich die Fertigungsmethoden in den letzten Jahren stetig verbessert: die Herstellung wird preiswerter und die Marktanteile von monokristallinen Solarmodulen steigen stetig an. 

Bei der Herstellung polykristalliner Module gießt man einen Siliziumblock, dabei entstehen Strukturen unterschiedlicher Kristallgröße. Dieser Block wird nun ebenfalls in Scheiben zersägt, die jeweils fertige Solarzellen darstellen, die man dann zu einem Solarmodul zusammenschließen kann.

 

Interessant zu wissen Der Wirkungsgrad bezeichnet den gewonnenen Solarstromertrag. Der Wert gibt an, wie viel Sonnenenergie auf die Module einstrahlen muss, um einen bestimmten Ertrag an Strom zu gewinnen.

Je höher der Wirkungsgrad, desto höher der Stromertrag bei gleicher Sonneneinstrahlung.

 

 

Monokristallin oder polykristallin?

Polykristalline Module Monokristalline Module
Optimales Preis-Leistungs-Verhältnis Relativ hoher Anschaffungsprei
Mittlerer Wirkungsgrad Hoher Wirkungsgrad
Höherer Flächenbedarf Geringerer Flächenbedarf
Sehr gute Umweltbilanz Weniger gute Umweltbilanz
Günstigere Herstellung Aufwändigere Herstellung

 

Polykristalline Module im Detail

Polykristalline beziehungsweise multikristalline Module sind bei Hausbesitzern beliebt, weil das Preis-Leistungs-Verhältnis besonders gut ist. Polykristalline Module sind günstiger als monokristalline. Gleichzeitig haben sie einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschichtmodule. Ein weiterer Grund für die Beliebtheit der polykristallinen Module ist ihre ausgeprägte Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen. 

Eigenschaften von polykristallinen Solarmodulen:

Material Kristalline Solarmodule bestehen aus Silizium, einem Halbleitermaterial. Polykristallin bedeutet, dass das Modul aus mehreren Kristallen besteht.
Wirkungsgrad Polykristalline Module haben im Durchschnitt einen Wirkungsgrad von etwa 16 bis 20 Prozent. Damit liegen sie in ihrer Effizienz zwischen der von monokristallinen Modulen, die höher ist, und der geringeren Leistung von Dünnschichtmodulen.
Kosten Die Herstellung polykristalliner Module ist weniger aufwändig als bei monokristallinen Modulen, was zu geringeren Anschaffungskosten führt.
Erscheinungsbild Die quadratischen Solarmodule sind an ihrer unregelmäßigen Oberflächenstruktur und der bläulichen Farbe zu erkennen.
Temperatur Starke Temperaturschwankungen können bei kristallinen Modulen zu Leistungsabfällen führen. Dasselbe gilt für hohe Temperaturen.
Lichtverhalten Polykristalline Solarmodule reagieren sensibel auf Veränderungen der Lichtverhältnisse. Schwaches oder diffuses Licht kann genauso zu verringerter Leistung führen wie eine Verschattung der Module.
Montage Polykristalline Module verfügen über einen Aluminiumrahmen und können daher auf einem Gestell montiert oder auf freien Flächen eingesetzt werden. Aufgrund der geringen Anschaffungs- und Wartungskosten eignen sich diese Module sehr gut für große Dachflächen oder Solarparks. Den geringeren Wirkungsgrad kann man dadurch ausgleichen, dass mehr Module installiert werden.
Wartung Der Wartungsaufwand für polykristalline Solarmodule ist als gering zu bezeichnen.
Lebensdauer Die natürliche Solardegradation, also der altersbedingte Verschleiß, ist bei polykristallinen Modulen nur gering, sie sind robust und haben eine lange Lebensdauer. Die Garantiezeit beträgt in der Regel zwischen 25 und 30 Jahren.

 

Monokristalline Module im Detail

Monokristalline Solarmodule haben den höchsten Wirkungsgrad, sind aber auch teurer als andere Module.  

Eigenschaften von monokristallinen Solarmodulen:

Material Monokristalline Module bestehen ebenfalls aus Silizium. Weil es sich bei diesen Solarzellen um nur einen einzigen Siliziumkristall handelt, ist der Wirkungsgrad höher als bei den polykristallinen Modulen.
Wirkungsgrad Monokristalline Module haben einen Wirkungsgrad von 19-24 Prozent. Damit weisen sie die höchste Effizienz aller Solarmodule auf.
Kosten Die Herstellung monokristalliner Module ist aufwändiger als bei den polykristallinen Modulen, was zu höheren Anschaffungskosten führt, die jedoch durch den höheren Wirkungsgrad ausgeglichen werden.
Erscheinungsbild Diese Solarmodule sind an ihrer gleichmäßigen Oberfläche und der dunkelblauen bis schwarzen Farbe zu erkennen.
Temperatur Wie bei den polykristallinen Modulen führen starke Temperaturschwankungen oder besonders hohe Temperaturen zu Leistungsabfällen. Wegen des hohen Wirkungsgrades fällt das jedoch nicht so stark ins Gewicht wie bei den polykristallinen Solarmodulen.
Lichtverhalten Monokristalline Solarmodule reagieren sensibel auf Veränderungen in den Lichtverhältnissen.
Montage Monokristalline Module verfügen über einen Edelstahl- oder Aluminiumrahmen und lassen sich mit vorgefertigten Systemen einfach montieren. Diese Solarmodule eignen sich besonders für den Einsatz in Anlagen mit begrenzter Fläche. Auf kleinen Dächern lassen sich mit monokristallinen Modulen hohe Erträge erzielen.
Wartung Der Wartungsaufwand für kristalline Solarmodule ist generell als gering zu bezeichnen.
Lebensdauer Solardegradation und Garantiezeit entsprechen den Werten polykristalliner Module.

 

Amorphe Solarzellen: Dünnschichtmodule

Diese Module sind außerordentlich dünn: meist sind sie nur 1-5 Mikrometer dick. Das ist einerseits ihr größter Vorteil, andererseits aber auch ein entscheidender Nachteil. Aufgrund der geringen Stärke bieten Dünnschichtmodule sehr vielfältige Anwendungsmöglichkeiten und können sogar in Taschenrechnern verbaut werden. Die Leichtgewichte bringen zwar flexible Einsatzmöglichkeiten mit sich, ihre Leistung ist jedoch im Vergleich zu den kristallinen Typen geringer. Der geringe Wirkungsgrad erhöht den Flächenbedarf, dass sich diese Solarmodule für den Einsatz auf Hausdächern nur bedingt eignen. 

Eigenschaften von Dünnschichtmodulen:

Material Dünnschichtmodule sind dünne Solarmodule aus amorphem Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. Das Material wird in einer Schicht von nur etwa einem Mikrometer Dicke auf den Träger gedampft oder gesprüht.
Wirkungsgrad Dünnschichtmodule haben im Unterschied zu kristallinen Modulen einen geringeren Wirkungsgrad von 6 bis 10 Prozent.
Kosten Die einfache Herstellung mit geringem Ressourcenaufwand macht Dünnschichtmodule zu einer sehr günstigen Alternative. Der geringere Wartungsaufwand spart zusätzliche Kosten ein.
Erscheinungsbild Dünnschichtmodule sind rahmenlos
Temperatur Dünnschichtmodule sind weniger temperaturanfällig als kristalline Modelle. Selbst bei sehr hohen Temperaturen erbringen sie einen konstanten Ertrag.
Lichtverhalten Dünnschichtmodule reagieren weniger stark auf Veränderung der Lichtverhältnisse als kristalline Module. Selbst bei schwachen oder diffusen Lichtverhältnissen erbringen sie eine gleichbleibende Leistung. Einsatzort und optimale Ausrichtung spielen hier keine so große Rolle.
Montage Wegen des fehlenden Rahmens ist der Montageaufwand bei Dünnschichtmodulen höher, die Stabilität fällt geringer aus.
Wartung Dünnschichtmodule haben keinen Rahmen und sind deshalb weniger schmutzanfällig und leichter zu reinigen als andere Solarmodule. Der Wartungsaufwand für diese Solarmodule ist also besonders gering.
Lebensdauer Dünnschichtmodule haben eine geringere Lebensdauer als mono- oder polykristalline Solarmodule, zu erwarten ist eine Anwendungszeit von mehr als 20 Jahren.

 

Vor- und Nachteile von Dünnschichtmodulen

Vorteile Nachteile
Geringe Anschaffungskosten, daher für großflächigen Einsatz geeignet Großer Bedarf an Fläche
Einfache Herstellung Ausgeprägte Anfangsdegradation
Leichtgewichtig Geringe Stabilität
Auch bei diffusem und schwachem Licht einsetzbar Wirkungsgrad von nur etwa 6 bis 10 Prozent
Temperaturunempfindlich Geringe Lebensdauer im Vergleich zu anderen Modulen
Rahmenlos, daher leichter und weniger schmutzanfällig Fehlender Rahmen erschwert die Montage

 

Fazit: Welche Solarmodule kommen infrage?

Polykristalline Solarmodule kommen vor allem auf größeren Dachflächen oder in Solarparks zum Einsatz. Ihr größter Vorteil ist das gute Preis-Leistungs-Verhältnis. 

Monokristalline Solarmodule sind etwas teurer, aber leistungsstärker. Diese Solarmodule verfügen über den höchsten Wirkungsgrad, den es am Markt gibt. Besonders auf eher kleinen Flächen sind sie ratsam.

Dünnschichtmodule haben im Vergleich dazu zwar nur einen geringen Wirkungsgrad, sie sind jedoch kostengünstig und sehr flexibel einsetzbar. Für klassische Photovoltaikanlagen auf den Hausdächern von Einfamilienhäusern sind sie allerdings eher nicht geeignet.

Welches Solarmodule im Einzelfall das richtige ist, hängt also maßgeblich vom geplanten Einsatzort und der zur Verfügung stehenden Fläche ab. 

 

Quelle: Bosch Thermotechnik GmbH
Foto: mmphoto – Adobe Stock